JP2005521491A - Mobile automatic plasma neutralization device and neutralization method for highly toxic biochemical waste - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は多様な種類の高毒性廃棄物を処理する方法と装置とに関し、特に55/65ガロン金属ドラム缶等に保管された廃棄物の処理方法と装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for treating various types of highly toxic waste, and more particularly to a method and apparatus for treating waste stored in 55/65 gallon metal drums and the like.
現在、多様な有毒廃棄物の処理法と処理装置が存在する。例えば、焼却で処理する焼却装置が存在し、廃棄物を高温で無害な化合物や気体に変換させる。しかし、多くの場合に公害の原因ともなっている。そのため、様々な法律や規則で焼却処理が規制されている。別な処理装置や方法は有害廃棄物をプラズマアーク(抵抗プラズマ)やRF(高周波)誘導プラズマで処理する。しかし、電極の崩壊等に関わる維持の問題があり、プラズマ制御(形状、温度、均等性等)が必要である。プラズマアーク技術は溶解プロセスであり、頑丈で恒久的な設備を必要とする。誘導プラズマ技術は一度に大量処理することができない。これら技術は大型設備を必要とする。いずれにしろ55/65ガロンドラム缶を安全且つ閉鎖式に一度で中和処理させる技術は存在しなかった。 Currently, there are a variety of toxic waste treatment methods and equipment. For example, there are incinerators that process by incineration, which converts waste into harmless compounds and gases at high temperatures. However, it is also a cause of pollution in many cases. Therefore, incineration is regulated by various laws and regulations. Another treatment apparatus or method treats hazardous waste with plasma arc (resistance plasma) or RF (radio frequency) induction plasma. However, there is a maintenance problem related to electrode collapse and the like, and plasma control (shape, temperature, uniformity, etc.) is required. Plasma arc technology is a melting process and requires rugged and permanent equipment. Inductive plasma technology cannot be processed in large quantities at once. These technologies require large equipment. In any case, there was no technology for neutralizing 55/65 gallon drums at once in a safe and closed manner.
プラズマRFカップリングの発生が研究されている。RFプラズマカップリングは周知の現象であり、融合技術、推進力技術、冶金技術、コーティング技術、切断技術、セラミック技術分野、並びに最近では高温での廃棄物処理分野での利用性を探るため1947年から研究されている。RFは誘導プラズマの誘導や、封じ込め技術(電気重層現象:EDL)で利用された。 The generation of plasma RF coupling has been studied. RF plasma coupling is a well-known phenomenon, 1947 to explore its application in fusion technology, propulsion technology, metallurgy technology, coating technology, cutting technology, ceramic technology field, and recently in the field of waste treatment at high temperature. Has been studied since. RF was used for induction plasma induction and containment technology (electric multi-layer phenomenon: EDL).
本発明者はいくつかの非線形物理現象の擬似モデルを活用して高温でのRFプラズマカップリングを研究した。プラズマモデルはマクスウェル式の関連解での双流体概念を必要とした。 The present inventor has studied RF plasma coupling at a high temperature by utilizing a pseudo model of several nonlinear physical phenomena. The plasma model requires the concept of bifluid with Maxwell's related solutions.
研究に引き続き、本発明者はその概念の予備証明実験を実施し、A)利用性、B)装置規模(プラズマ源ガス容積とプラズマ流、プラズマコア、プラズマ形状及びプラズマ流制御、冷却液、必要電力、等々)、C)付属装置、並びに、D)設備の構築に必要な材料を決定した。 Following the study, the inventor conducted a preliminary proof-of-concept experiment of the concept, A) availability, B) equipment scale (plasma source gas volume and plasma flow, plasma core, plasma shape and plasma flow control, coolant, necessary Power, etc.), C) accessory equipment, and D) materials needed to build the equipment were determined.
本発明の目的は、高温RFプラズマカップルの手段による55/65ガロンドラム缶(約200から250リットル)に収容された高毒性廃棄物の単処理チャンバ内における1回での処理法の提供である。移動型の処理装置とすることもできる。これらサイズのドラム缶は軍隊や民間で通常に利用されるものである。現状においてこれら鋼鉄製ドラム缶は長期保管によって脆くなっているものが多い。有害物質が収容されているこれらドラム缶の運搬は危険を伴う。有害物質の例にはポリ塩化ジベンゾダイオキシン/フラン(PCDD-PCPF)、ポリ塩化ビフィニル(PCB)、並びに神経ガスや生物化学兵器化合物等の軍用が含まれる。その結果、これらドラム缶の運搬には特別許可が必要である。そのような許可を得る手続は非常に面倒であり、時間もかかる。何年も必要である場合が多い。現在のところ、それら有害物質を含んだドラム缶の迅速で安全な処理方法や施設あるいは保管場所は存在しない。保管には大型施設が必要であり、保管の信頼性も問題となる。よって本発明の目的は、世界中の多くの場所で保管されている大量の有毒物質の処理問題の解消である。問題を提起する他の要因である有毒物質の性質、保管期間、保管場所、保管状態に対する配慮も必要である。保管記録は必ずしも信頼できない。従って、移動可能で自動式であり、有害物質の取扱い、特定及び処理前の物質内容及び量の把握ができ、ドラム缶を安全迅速に破壊処理することができる装置のみが安全に利用できる。 It is an object of the present invention to provide a one-time treatment of highly toxic waste contained in a 55/65 gallon drum (approximately 200 to 250 liters) by means of a high temperature RF plasma couple in a single treatment chamber. A mobile processing device can also be used. These size drums are commonly used by the military and civilians. At present, these steel drums are often made brittle by long-term storage. Transporting these drums containing hazardous substances is dangerous. Examples of toxic substances include polychlorinated dibenzodioxins / furans (PCDD-PCPF), polybifinil chloride (PCB), and military uses such as nerve gases and biochemical warfare compounds. As a result, special permission is required to transport these drums. The process of obtaining such permission is very cumbersome and time consuming. It is often necessary for years. At present, there is no fast, safe disposal method, facility or storage location for drums containing these hazardous substances. Storage requires a large facility, and storage reliability is also a problem. Thus, an object of the present invention is to solve the problem of processing large quantities of toxic substances stored in many places around the world. Consideration should also be given to the nature of toxic substances, storage period, storage location, and storage conditions, which are other factors that pose problems. Archive records are not always reliable. Therefore, it is mobile and automatic, can handle hazardous substances, can identify the contents and amount of substances before processing, and can safely use only a device that can safely and quickly destroy drums.
その目的を達成するため、本発明者は長期にわたる研究開発を経て本発明に至った。本発明はRFプラズマカップリングを高温で利用し、磁性流体力学法(MHD)で制御し、ドラム缶詰めされた有害物質を完全に無毒化し、1回で閉鎖式に処理回収させる方法を提供する。 In order to achieve the object, the present inventor has reached the present invention through long-term research and development. The present invention provides a method in which RF plasma coupling is utilized at high temperature and controlled by magnetohydrodynamic method (MHD) to completely detoxify harmful substances packed in a drum and can be processed and recovered at a single time in a closed manner.
同時に、本発明者は上記方法を実現させる装置を開発した。この廃棄物中和(処理)装置では従来装置とは異なり、ドラム缶のスライスを必要としない。本発明装置は分子レベルで化学物質を分離させ、再結合を防止する。 At the same time, the present inventor has developed an apparatus for realizing the above method. Unlike the conventional apparatus, the waste neutralization (treatment) apparatus does not require drum slices. The device of the present invention separates chemical substances at the molecular level and prevents recombination.
本発明の他の目的はドラム缶の処理前に移動できる装置の提供であり、保管現場から処理作業現場にまでドラム缶を安全に運搬させる。この装置は分子レベルで有毒物質を処理することができ、飛行機、列車、トラック等で安全にドラム缶を運搬させる。本発明による有害物質の処理は処理費用を低減させ、運搬の諸問題を解消させ、環境を保護する。 Another object of the present invention is to provide an apparatus that can be moved before processing the drums, and to safely transport the drums from the storage site to the processing site. This device can handle toxic substances at the molecular level and safely transport drums on airplanes, trains, trucks, etc. The processing of hazardous substances according to the present invention reduces processing costs, eliminates transportation problems and protects the environment.
本発明を開発するにあたり、本発明者は以下を研究した。 In developing the present invention, the present inventor studied the following.
1.プラズマコア内で破壊される有害物質の分子形態維持時間。有害成分を完全に解離(1ppb以下)させ、中和処理中に再結合させないことが重要である。 1. The maintenance time of the molecular form of harmful substances destroyed in the plasma core. It is important that the harmful components are completely dissociated (1 ppb or less) and not recombined during the neutralization process.
2.有害物質の流態。ドラム缶開缶後に有害物質をプラズマ渦内に正確に送り込むことが必要である。従って、解離処理中にプラズマコア内へ有害物質を制御状態で送る性能が必要である。 2. The flow of harmful substances. It is necessary to accurately feed harmful substances into the plasma vortex after opening the drum. Therefore, it is necessary to have a capability of sending harmful substances into the plasma core in a controlled state during the dissociation process.
3.処理時間の効果。この処理時間とは対象物質をプラズマに曝す時間である。プラズマの熱処理時間を充分に長くし、ドラム缶と内容物とを蒸発させることが必要である。さらに、プラズマコアは10,000°K以上でなければならない。よってドラム缶の投入場所も重要である。 3. Effect of processing time. This processing time is the time during which the target substance is exposed to plasma. It is necessary to elongate the heat treatment time of the plasma sufficiently to evaporate the drum and the contents. Furthermore, the plasma core must be above 10,000 ° K. Therefore, the place where the drum can be placed is also important.
4.プラズマ効率と制御。プラズマを高温(10,000°K以上)に維持するため、プラズマ損失を最低に抑えて熱効率を最大にし、分子分解効率を最大にする必要がある。 4). Plasma efficiency and control. In order to maintain the plasma at a high temperature (10,000 ° K or higher), it is necessary to minimize the plasma loss, maximize the thermal efficiency, and maximize the molecular decomposition efficiency.
5.材料。焼却チャンバの内壁を冷却するためにRFアンテナや冷却装置等が内壁内に埋設される。従って、内壁材料はRF透過性でなければならない。この内壁材料は高温での分子解離処理で発生する厳環境に抵抗性を有する材料でなければならない。好適材料は酸化ベリリウム(BeO)であるが、他の材料でも可能である。 5. material. In order to cool the inner wall of the incineration chamber, an RF antenna, a cooling device, and the like are embedded in the inner wall. Therefore, the inner wall material must be RF transparent. This inner wall material must be a material that is resistant to the harsh environment generated by molecular dissociation at high temperatures. The preferred material is beryllium oxide (BeO), but other materials are possible.
本装置は移動式であり、240から350リットル(55/65ガロン)のドラム缶その他の金属容器を、単中和処理チャンバ内で、RFプラズマカップリング技術を活用して1回で処理できる。本装置は、安全基準の則って実行される中和処理において処理チャンバ内の閉鎖環境で再結合物を回収、リサイクルまたは中和させる手段も含んでいる。この中和処理を実行するにあたって、本装置は以下の種々な装置(ユニット)を利用する。 The device is mobile and can process 240 to 350 liter (55/65 gallon) drums and other metal containers in a single neutralization chamber using RF plasma coupling technology in one step. The apparatus also includes means for recovering, recycling or neutralizing the recombined material in a closed environment within the processing chamber in a neutralization process performed in accordance with safety standards. In executing this neutralization process, the present apparatus uses the following various apparatuses (units).
ユニット1:中和チャンバを有した主ユニット;
ユニット2:RFアンテナ及び他の要素の温度を600℃以下、好適には約500℃以下に維持する機能を有した冷却ユニット;
ユニット3:適当な周波数で充分なパワーを発生させ、プラズマコア渦を維持するように設計されたRF発生装置;
ユニット4:中和すべきドラム缶を認識して選択する機能と、取扱い、移動及びサンプリング機能を備えたロボットユニット;
ユニット5:システム全体に充分なパワーを提供するように設計されたパワー発生装置;
ユニット6:吸気及び吸気レギュレータ;
ユニット7:パワー発生装置からの排煙レギュレータ;
ユニット8:パワー発生装置用燃料タンク及び燃料供給ユニット;
ユニット9:主制御/モニターユニット;
ユニット10:モニター/供給ユニット;
ユニット11:プラズマドーパント供給ユニット;
ユニット12:プラズマ源ガス供給ユニット;
ユニット13:冷却液の保存、維持及び種々な冷却ユニットへの搬送用冷却液タンク;
ユニット14:バックアップパワー発生装置;
ユニット15:処理前に安全な気密チャンバにおいて廃棄対象物質を収容したドラム缶のサンプル分析を実施する分析ユニット/サンプリングチャンバ。
Unit 1: main unit with neutralization chamber;
Unit 2: a cooling unit having a function of maintaining the temperature of the RF antenna and other elements at 600 ° C. or lower, preferably about 500 ° C. or lower;
Unit 3: RF generator designed to generate sufficient power at an appropriate frequency and maintain the plasma core vortex;
Unit 4: Robot unit with a function to recognize and select drums to be neutralized, as well as handling, moving and sampling functions;
Unit 5: Power generator designed to provide sufficient power for the entire system;
Unit 6: intake and intake regulator;
Unit 7: Smoke regulator from power generator;
Unit 8: Fuel tank for fuel generator and fuel supply unit;
Unit 9: Main control / monitor unit;
Unit 10: monitor / supply unit;
Unit 11: Plasma dopant supply unit;
Unit 12: Plasma source gas supply unit;
Unit 13: Coolant tank for storage, maintenance and transfer of coolant to various cooling units;
Unit 14: Backup power generator;
Unit 15: An analysis unit / sampling chamber that performs sample analysis of drums containing material to be discarded in a safe and airtight chamber prior to processing.
添付図面を活用して本発明を以下でさらに詳細に説明する。 The present invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings.
本発明の目的はドラムと内容物の完全処理である。例えば、廃棄物ドラム缶は以下で説明する手順(ステップ)で処理される。 The object of the present invention is the complete processing of drums and contents. For example, the waste drum can is processed by the procedure (step) described below.
処理前に、安全な中和処理の可否を探るためにドラム缶のサンプルを評価するステップ。 Evaluating drum samples prior to processing to determine if safe neutralization is possible.
ドラム缶の端部にて金属環状ブラケットによりドラム缶を処理準備状態にするステップ。この金属環状ブラケットは次の機能を有する:A)ドラム缶の金属部分を増加させ、レール手段による処理チャンバへの安全容易な搬送を可能にし、ドラム缶と処理チャンバ内壁との接触を防止する;B)処理チャンバ内での爆発の危険を回避するため、一連の小規模爆発を誘発させる誘発手段により、ドラム缶上方で同期的に急速開缶させる。これら一連の小規模爆発によってドラム缶を開缶させ、プラズマコア渦内にその内容物を正確に投入させる。 The drum can is prepared for processing by a metal annular bracket at the end of the drum. This metal annular bracket has the following functions: A) Increases the metal portion of the drum can, allows safe and easy transport to the processing chamber by rail means, prevents contact between the drum can and the inner wall of the processing chamber; B) In order to avoid the risk of explosions in the processing chamber, the cans are opened rapidly synchronously above the drums by triggering means that induce a series of small scale explosions. These series of small-scale explosions open the drum can and accurately put its contents into the plasma core vortex.
磁性保持に代わって使い捨て支持ブラケットのアレイを使用するステップ。 Using an array of disposable support brackets instead of magnetic retention.
処理チャンバ内のドラム缶をRFカップリング及びMHD制御プラズマに8000°Kから14000°Kで短時間(1から6秒間)曝すステップ。 Exposing the drum in the processing chamber to RF coupling and MHD controlled plasma for a short time (1 to 6 seconds) at 8000 ° K to 14000 ° K.
ランタニド、Feその他の類似効果提供物質及び/又は水素、ヘリウム等の他のプラズマ源ガスの混合物をドーパントとして使用し、特に温度に関するプラズマ特性を増強させるステップ。 Using a mixture of lanthanides, Fe or other similar effect-providing substances and / or other plasma source gases such as hydrogen, helium, etc., as a dopant to enhance plasma properties, particularly with respect to temperature.
第1プラズマと第2プラズマの2種の同心プラズマコアを利用するステップ。 Using two types of concentric plasma cores, a first plasma and a second plasma;
第1プラズマコアでドラム缶を特に温度に関して均質に包囲させ、第2プラズマコアで第1プラズマ渦を包囲し、均質温度でプラズマ流を回収/分離装置に向かって流れるように保持させるステップ。 Enclosing the drum in a homogeneous manner, particularly with respect to temperature, with the first plasma core, enclosing the first plasma vortex with the second plasma core, and holding the plasma flow at a homogeneous temperature to flow towards the recovery / separation device.
様々なプラズマコアを処理チャンバ内で制御するためにMHD装置を使用し、A)第1及び第2プラズマ渦を形状化させ、B)処理時間を制御し、最高温度と最良露出時間として物質分子を解離させるステップ。 MHD equipment is used to control various plasma cores in the processing chamber, A) the first and second plasma vortices are shaped, and B) the processing time is controlled, the material molecules as the maximum temperature and the best exposure time Dissociating.
分子解離処理をリアルタイムで確認するために解離慰要素を特殊センサーによって検出するステップ(安全性装置の一部)。 A step of detecting a dissociation comfort element with a special sensor in order to confirm the molecular dissociation process in real time (part of the safety device).
本発明の装置は実質的に前述のユニットで構成され、前述のステップにより廃棄物を処理する。以下で本発明を図面により説明する。 The apparatus of the present invention is substantially composed of the aforementioned units, and treats waste by the aforementioned steps. The present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は対象廃棄物を収容したドラム缶の処理のための分解チャンバを概略図で示す。加えてモニターシステムや制御システムが図示されており、磁性流体力学ユニット(MHD)と周辺装置も含まれている。この主要ユニットはガス(気体)回収用の異なるエリアを有している。ガス分離コンパートメント101、インジェクタコンパートメントU16及び後部コンパートメント102である。中和コンパートメント、冷却ユニット、リサイクルコンパートメント及び他の周辺コンパートメントも含まれている。中和処理コンパートメントは充分な大きさでなければならない。この主要ユニットの機能は主として廃棄ドラム缶の中和処理である。このユニットは様々な部品で構成される。それらは、ガスコンディショニングコンパートメント101、ガスセパレータ、フィルタ、ガスコンパートメント、RFユニット、冷却ユニット及びレギュレーションシステムを含んだ主チャンバ、磁力レール、アンテナ、冷却システム及び冷蔵システムを含んだ回収装置である。さらにインジェクタコンパートメントを含んでおり、プラズマコアを前述のように維持することができるプラズマ源ガスインジェクタ手段を含む。また、後部コンパートメントや中和処理コンパートメントも含み、中和液タンクと周辺モニター/制御ユニット、冷却ユニット、安全ユニットとモニター/制御手段を含んだリサイクルコンパートメント、ドーパント液タンク、並びにプラズマ源タンクを含んでいる。RFユニットは内壁に埋設される。これは交換可能に設置されたモジュール様式である。ユニット1は自身のRF装置と冷却ユニット等を有した廃棄物投入ハッチを含む。
FIG. 1 schematically shows a decomposition chamber for the treatment of drums containing the target waste. In addition, a monitoring system and control system are shown, including a ferrohydrodynamic unit (MHD) and peripheral devices. This main unit has different areas for gas (gas) recovery. A
ユニット1にはユニット10が含まれる。これは制御及び維持ユニットであり、以下の機能を有する。
・図3と図4で示す全真空路V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7の制御/モニター
・冷却ユニットとその周辺モニターシステム、計器及び液体コントロールの制御/モニター(図5、図6)
・回収ユニット及びその周辺システムの制御/モニター(図3、図8)
・中和処理ユニット及びその周辺システムの制御/モニター(図3、図6)
・リサイクルコンパートメントの制御/モニター(図3、図5)
・ハッチユニット及び周辺システムの制御/モニター(図3、図12)
・点火からプラズマ源ガス流及びプラズマ温度と形状の制御/モニター(必要 機器を含む)
・MHD及び周辺装置(冷却、磁石、パワー供給)の制御/モニター
・RF通信アンテナ及び周辺機器(冷却、パワー供給)の制御/モニター
・構造体または内壁その他が崩壊した場合に備えた制御/モニター
・安全/対象物データ処理を含んだ本装置の作業手順の制御/モニター
・オンライン廃棄物中和処理分析の制御/モニター(周辺装置と安全手順を含む)
・現場での移動性を与えるトラクタシステムの制御/モニター(必要である場合
・物質分子解離処理が高温環境下で実施される場合に内壁と回収装置の制御/モニター(漏出を含む)
・気体、液体の漏出の制御/モニター(安全手順を含む)
図1では次の追加要素も図示されている。他のユニットと相互作用する冷却制御ユニット103、他のユニットと相互作用するRF制御ユニット104、ユニットU1とU10と相互作用する接続部105。図示の106はU1、U14とのU5の接続部、107はデータベースへの接続部、108はU1とU13への接続部、109は安全機能と補強機能への接続部、110はU15のデータベースへの接続部を示す。
・ Control / monitoring of all vacuum paths V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7 shown in FIG. 3 and FIG. 6)
・ Control / monitoring of recovery unit and its peripheral system (Figs. 3 and 8)
・ Control / monitoring of neutralization unit and its peripheral system (Figs. 3 and 6)
・ Recycling compartment control / monitor (Figs. 3 and 5)
・ Control / monitoring of hatch units and peripheral systems (Figs. 3 and 12)
-Control / monitoring of plasma source gas flow and plasma temperature and shape from ignition (including necessary equipment)
・ Control / monitor of MHD and peripheral devices (cooling, magnet, power supply) ・ Control / monitor of RF communication antenna and peripheral devices (cooling, power supply)・ Control / monitoring of the work procedure of this equipment including safety / object data processing ・ Control / monitoring of on-line waste neutralization analysis (including peripheral equipment and safety procedures)
-Control / monitoring of tractor system that provides on-site mobility (if necessary)-Control / monitoring of inner wall and recovery device (including leakage) when material molecule dissociation is performed in a high temperature environment
・ Control / monitoring of gas and liquid leakage (including safety procedures)
The following additional elements are also illustrated in FIG. A cooling
図2と図2Bには主要ユニットの外部構造が図示されている。重要なものは、ユニット201であるフロントハッチブロック、ガスコンプレッサ分離コンパートメント202、カップリングユニットのコンパートメント構造203、回収コンパートメント204、カップリングユニットのコンパートメント構造205、フロントハッチ開口部のスライドレール206、ハッチ208を有したドラム缶用投入ハッチ207、ハッチ用スライドレール209である。図示の210は外壁、あるいは装置スリーブであり、211、212、213はそれぞれ2つの構造体カップリング要素と後部スライドレールである。図示の214は後部コンパートメントの後部ハッチである。215、216、217はそれぞれ油圧ユニットを表す。
2 and 2B show the external structure of the main unit. The important ones are the
図示の218、219はそれぞれ主フレーム構造の要素と装置の主ブラケットを表す。 218 and 219 shown represent the main frame structure elements and the main bracket of the apparatus, respectively.
図示の220は投入ハッチ機構であり、221は主装置構造を支持する別ブラケットである。 In the figure, 220 is a closing hatch mechanism, and 221 is another bracket for supporting the main apparatus structure.
投入ハッチは油圧ユニット222で操作される。
The closing hatch is operated by the
主構造の支持部は223で示されており、224、225及び226はそれぞれ油圧ユニットである。 The support portion of the main structure is indicated by 223, and 224, 225 and 226 are hydraulic units.
後部ハッチはスライドレール227に取り付けられており、フロント-エンドハッチはスライドレール228に取り付けられている。このフロント-エンドハッチは図2Bにて229で表されており、ショックアブソーバは230で図示されている。
The rear hatch is attached to the
図3は主要チャンバの縦軸断面を示す。ガス分離エリアは301で示され、種々なガスタンク302で気体は分離される。さらにフィルタエリア303、ガス吸入部304、MHDアレイ305、壁構造306、フレーム構造307、外壁構造308、磁石レール309、RFアンテナ310、内壁311、インジェクタコンパートメント312、後部コンパートメント313、回収装置314、埋設アンテナ315、MHDエリア316が図示されている。投入エリア317、主フレーム支持構造318、RFアンテナ319、コンプレッサコンパートメント320、RFアンテナ冷却ライン321、磁性力学アレイ冷却ライン322、及び装置の追加的移動機能を提供するトラクタ装置のユニット323も図示されている。図3では後部チャンバ313も図示されており、中和処理、リサイクル及び冷却ユニットその他の種々な制御及び操作システムが含まれる。
FIG. 3 shows a longitudinal section of the main chamber. A gas separation area is indicated at 301 and gas is separated in
異なる真空機能エリアはV1からV6で示されている。 Different vacuum functional areas are indicated by V1 to V6.
図4はコンディショニングとリサイクル処理の概略図であり、最終段階で汚染を検出するユニット503、コンプレッサ404とそのコンパートメント405を示す。図示の406は化学物質が漏出する場合に備えた全ハッチ密閉装置から検出/分析ユニットへのインターフェースを表す。これは安全システムの一部である。
FIG. 4 is a schematic diagram of the conditioning and recycling process, showing a
E1からE10は遠隔電子制御回路を表し、EV1(電子バルブ)からEV8は異なる電磁バルブを表す。真空ポンプはVPであり、液体ポンプはFPで表す。ガス分離コンパートメントはGCCで表し、インジェクタコンパートメントはICで表す。図示の406は遠隔電子回路への接続部であり、接続部407は電子バルブインターフェースである。
E1 to E10 represent remote electronic control circuits, and EV1 (electronic valves) to EV8 represent different electromagnetic valves. The vacuum pump is VP and the liquid pump is FP. The gas separation compartment is represented by GCC and the injector compartment is represented by IC. 406 shown in the figure is a connection part to a remote electronic circuit, and the
図5はモニターシステムと冷却ラインを含まないガス/液体制御システムを図示する。 FIG. 5 illustrates a gas / liquid control system that does not include a monitoring system and cooling line.
V1からV6は真空機能エリアであり、T1とT2はタンクコンパートメントとAR(アルゴン)タンクであり、Fは液体で、F1は中和装置である。F2は高温液体F3を示し、F4はプラズマ源ガスであり、U1は主要ユニットを表し、U9は主コントロールであり、U10はU1の制御ユニットである。501は後方コンパートメントであり、502はガスコンパートメントであり、503は中和処理コンパートメントを表し、505はミキサーで、506は分路であり、507は別ミキサーである。NCは中和コンパートメントであり、CCはコンプレッサコンパートメントで、NTは中和液体タンクであり、CUは冷却ユニットを表す。
V1 to V6 are vacuum function areas, T1 and T2 are a tank compartment and an AR (argon) tank, F is a liquid, and F1 is a neutralizer. F2 represents the high temperature liquid F3, F4 is the plasma source gas, U1 represents the main unit, U9 is the main control, and U10 is the control unit for U1.
同様に、図示の508は緊急ダンプを表し、509はユニットU9への出口であり、510から513は制御センサーへのインターフェースであり、514は物質スペクトロメータへのインターフェースで、515はクロマトグラフィ等へのインターフェースを示し、516は環境アナライザへのインターフェースであり、517は回収モニターユニットである。519はRF/MHD処理モニタをモニターし、522はリアクタ壁構造のモニターと制御を行う。 Similarly, the illustrated 508 represents an emergency dump, 509 is an exit to unit U9, 510 to 513 are interfaces to control sensors, 514 is an interface to a substance spectrometer, 515 is a chromatograph etc. An interface is shown, 516 is an interface to the environment analyzer, and 517 is a recovery monitor unit. 519 monitors the RF / MHD process monitor, and 522 monitors and controls the reactor wall structure.
図6と図6BISは後方チャンバの詳細を断面図で表す。番号601は脱汚染処理を制御及びモニターする。602はリサイクリング容器であり、603はドーパント液タンクであり、604はプラズマ源ガスタンクで、605は冷却ユニットを表す。図示の606は冷却コンパートメントであり、607は中和処理コンパートメントであり、608は中和液タンクを表し、609はインジェクタコンパートメントである。
6 and 6BIS show the details of the rear chamber in cross-section.
同一略語を使用して、真空機能エリアはV、液体ポンプはFP、主要ユニットはU1で表わされている。 Using the same abbreviation, the vacuum functional area is represented by V, the liquid pump by FP, and the main unit by U1.
図7は本発明の冷却回路の概略図であり、主要ユニットU1と冷却回路が図示されている。主要ユニットU1には磁性力学ユニットの冷却ライン733と734並びにRFユニットからの他のライン735と736が連結されている。それらは701で示されるものと同様にモニターと制御ユニットにまで延びている。その後に電磁バルブ703と704を介し、モニター制御ユニット702と電磁バルブ705によって冷却ユニット706のごとき他の冷却ユニットにまで延びる。そこには冷却タンク707、冷却コンプレッサ708、熱交換ユニット709が存在する。この回路は701、711等の冷却液ポンプと、他の制御機構、インターフェース、ポンプ及び電子バルブを含むがそれらは図示されていない。この冷却ユニットはさらに回収装置727に倍設された冷却アレイ726も含む。これは電子バルブ728によってライン732に接続され、ライン733と共に前述の出口の閉鎖冷却ループを完成する。
FIG. 7 is a schematic diagram of the cooling circuit of the present invention, showing the main unit U1 and the cooling circuit. Coupled to the main unit U1 are cooling
図8は回収装置と周囲のブラケット801と、その外部構造802並びに内壁804に埋設されたRFアンテナ803を図示する。後部ガスデフレクタ805と、後方部806が示されたプラズマ渦が図示されている。分子分離処理中の要素の通路807とハイパーフィルター808の周囲エリアも図示されている。この構造体のそれぞれの要素も809と810に示されており、内部支持ブラケットを表す811も図示されている。回収装置は埋設誘導アンテナ812、冷却ライン813、フィーダ815を含む。内壁支持構造815と回収装置の内面816も図示されている。817はMHDユニットエリアを表し、818はRFエリアである。819と820はそれぞれ回収装置/分離装置の構造と支持部を表す。
FIG. 8 illustrates the recovery device and the
図9は主チャンバの一部であるモジュールを図示する。そこにはRFアンテナ901が内壁902に埋設されている。このモジュールはハッチ開口部903を示すが、ハッチエリアの機構の一部904である。磁石レール905も図示されており、処理対象のドラム缶を保持する。番号906はハッチの挿入用の開口部である。
FIG. 9 illustrates a module that is part of the main chamber. An RF antenna 901 is embedded in the
図10は主チャンバの構造を図示する。図10はスリーブ1002である外壁とそのフレーム構造1003、主フレーム1004、1005と、それらの間に提供されたローラ1001を示す。この構造体はビーム1006とブラケット1007を有して内壁を保持する。主チャンバの外壁と内壁の間の接続は自身のブラケット1009を有したコントローラ1008の制御ユニットで提供される。内壁の光学整合のための光学装置1010も存在する。このコントローラはリニアモータ1011で動かされ、関節式アーム1012を有する。
FIG. 10 illustrates the structure of the main chamber. FIG. 10 shows an outer wall which is a
図示の1013と1014はそれぞれRFパワーラインフィーダとRFアンテナを表す。1015は内壁制御用ブラケットであり、1016と1017はそれぞれ主フレームと、保守の目的でスリーブからスライドさせる外壁レールを表す。
番号1018は外壁支持部を表し、1019は内壁の支持レール1020である。
冷却ラインは1021内にあり、リニアモータコントロール(図示せず)は1022内である。 The cooling line is in 1021 and the linear motor control (not shown) is in 1022.
図示の1023は種々なセクションを表し、内壁を構成する。それらはモジュールとして互換性がある。番号1024と1025はそれぞれ上下RF冷却ユニットであり、内壁は1026で表されている。
1023 shown represents various sections and constitutes the inner wall. They are compatible as modules.
図11と図12はフレーム構造部が図示している。図11は外壁1101、内壁1111、コントロール1102、外壁構造1103、主フレーム1104、ビーム1105、危害コントローラ1107のコントロール1106、内壁内の磁石レール1108、内壁ブラケットの溝1109を示す。内壁ブラケット1110、ブラケットコントローラ1112、コントローラ自身の機構1113も図示されている。
11 and 12 show the frame structure. FIG. 11 shows the
図12は外壁1202のレール1201、外壁のフレーム1203、ローラ1204、主フレーム1206のローラ1204用の溝1205を示す。危害機構1207は内壁1210と制御機構1208及び危害機構1209を制御する。内壁ブラケット1212と内壁支持部の溝1212と内壁のレール1213とリニアモータアクチュエータ14も図示されている。
FIG. 12 shows a
図13は内壁ブラケットを囲む装置の断熱とファラデーシールドネット保護1302を図示する。番号1301は外部ファラデーネットプロテクタであり、1302は外部断熱手段であり、1303はコントローラブラケットである。1304は内部絶縁体であり、内壁ブラケットは1305で表されている。内壁の絶縁は1305であり、内部ファラデーネットは1306である。チャンバー内壁は種々な類似モジュール1307で提供されている。
FIG. 13 illustrates the thermal insulation and Faraday shield
図14と図15はリアクタの内壁のモジュールの概略図である。このモジュールは冷却ライン1402を含んで、内壁1401の一部である。内壁の一部に埋設されたRFアンテナは1403である。冷却ライン1402は内部と対応し、冷却ライン1404は外部と対応する。番号1405はモジュールのレールであり、1406は上部冷却ラインフィーダであり、1407は下部冷却パイプフィーダである。1408はRFアンテナ用のフィーダを表す。
14 and 15 are schematic views of the module on the inner wall of the reactor. This module includes a
図16と図17は本発明のインジェクタシステムを表す。 16 and 17 represent the injector system of the present invention.
インジェクタの数は変更できるが、本図は3つ例のものであり、構造(ガス、液体漏出防止)分離装置1601を有しており、インジェクタコンパートメント、分離装置1602、外壁1603、及び外部構造1604を限定する。番号1605はインジェクタコンパートメントであり、1606はインジェクタを収容するマニフォールドである。
Although the number of injectors can be changed, this figure shows three examples, and has a structure (gas and liquid leakage prevention)
番号1607はプラズマ源ガスマニフォールドであり、1608は中央インジェクタであり、1609はガス流コントロールである。1610は第2中央インジェクタマニフォールドであり、11は3つのガス圧タンクの1つであり、個別にインジェクタにガス供給する。それぞれのガスタンクはガスポンプ1612を介してガス供給され、ガス圧レギュレータ1613と回収装置1614に燃料を供給する。
インジェクタのマニフォールドも1615で表され、そのMHDユニット用のブラケットは1616で示されている。インジェクタコンパートメントは構造体1618で支持され、主フレーム1619に取り付けられている。
The injector manifold is also designated 1615, and its bracket for the MHD unit is designated 1616. The injector compartment is supported by
この図は別MHDユニット1620と、そのモニター/制御ユニット1621も図示する。
This figure also shows another
その内壁はブラケット1622と内壁1624の分離/絶縁装置1623を有している。
The inner wall has a
RFアンテナは図面で1625により示されている。 The RF antenna is indicated by 1625 in the drawing.
図16において、ガスは主外部タンクから送られる。これはポンプ1626を通じては図示されていない。これはプラズマ源タンク1611及びガスインジェクション装置と同じ数字である。1627はプラズマ源ガス導入用の制御ユニットである。1628からユニットU9とU10への接続、1629からU9とU10への接続、1630からU9、U10、U12への接続、1631からU9とU10への接続、1632からU9、U10、U12への接続が図示されている。1633、1634、1635からそれぞれのインジェクタへの接続も図示されている。
In FIG. 16, gas is sent from the main external tank. This is not shown through
図18は同心プラズマコア形状を示す。ガス分離コンパートメント1801、回収装置1802、物質処理時間制御用MHD装置、RFアンテナ1804、第2プラズマ形状制御用MHD装置1805、第1プラズマ形状制御用MHD1806も図示されている。図示の1807、1808、1809はプラズマ源ガスのインジェクタであり、1810は分解チャンバの後方コンパートメントであり、1811はインジェクタコンパートメントであり、1812はプラズマ源ガスインジェクタであり、1813はドラム缶であり、1814は磁石レールであり、1815は第1プラズマ後部またはNLTE(非局部熱均衡)であり、1817は第2プラズマコア渦またはLTE(局部熱均衡)であり、1817は第2プラズマコア渦またはLTEであり、1818は第2プラズマ後部またはNLTEである。
FIG. 18 shows a concentric plasma core shape. Also shown are a
内部密閉ユニットの二重膜231、外部(真空)密封ユニット232、磁石レール233及び内壁モジュール234と235のブラケット236と237が図示されている。密封ユニット238の二重膜は図19から図22にかけて図示されており、外部真空9密封ユニット239も図示されている。
Illustrated are a
キャリア240はハッチ208を保持し、外部構造体212に沿ってスライドさせ、共にクレーンユニット243でハッチを図19から図22で示すように保持することができる。外壁244と密封ユニット245の二重膜(内部)及びリアクタチャンバの内壁246と密封ユニット247の二重膜(内部)が図示されている。
The
ハッチ208は内部構造と外部構造249を含んでおり、コントローラ248(図10)と接続アーム241で接続されている。
The
外部密封ユニット(真空)250と密封ユニット252の二重膜が図示されている。 A double membrane of an external sealing unit (vacuum) 250 and a sealing unit 252 is shown.
図面の寸法は本発明の説明に供するためだけのものであり、本発明を限定しない。 The dimensions in the drawings are only for explaining the present invention and do not limit the present invention.
本発明は前述の実施例の説明に限定されない。その改良や変更も本発明の範囲内である。 The present invention is not limited to the description of the above embodiments. Improvements and modifications thereof are also within the scope of the present invention.
Claims (17)
処理に先立って処理可能であるか否かを見極めるため、それぞれの収容缶のサンプルを調査するステップと、
収容缶を自動的に開缶させる性能を有した外部補強フレームを収容缶に取り付けるステップと、
処理チャンバ内にて8000°Kから14000°Kであって形状制御されたプラズマ渦内において収容缶と中身とを対象物質に合わせた処理時間で中和処理して分子解離相とするステップと、
を含んで構成されていることを特徴とする処理方法。 A method for eliminating waste contained in a metal can,
Examining each containment can sample to determine if it can be processed prior to processing;
Attaching an external reinforcing frame having the capability of automatically opening the containing can to the containing can;
A step of neutralizing the containing can and the contents in a plasma vortex controlled in shape from 8000 ° K to 14000 ° K in the processing chamber to a molecular dissociation phase in a processing time according to the target substance;
The processing method characterized by including.
a)収容缶を主チャンバに送る自動装置と、
b)RF発生ユニットと、
c)主チャンバ冷却ユニット及び周辺機器と、
d)全プロセスの制御及びモニターユニットと、
e)周辺機器を備えたパワー発生装置と、
f)対象物質処理性データベースと、
をさらに含んで構成されていることを特徴とする処理装置。 A processing apparatus embodying the processing method according to any one of claims 1 to 8, comprising a single transportable unit and a size according to a size of a storage can that stores a target waste substance, A processing apparatus including a main processing chamber that generates and controls an RF plasma flow at a temperature of 10000 ° K. or more, surrounds the containment can with the generated RF plasma, and heat-treats the processing chamber. The generated molecules are collected individually, transported by plasma means generated by argon gas, etc., processed by a gas conditioning / separator device, and an RF antenna is embedded in the inner wall of the processing chamber to generate a plasma core. And maintain
a) an automatic device for sending the containment can to the main chamber;
b) an RF generation unit;
c) a main chamber cooling unit and peripherals;
d) a control and monitoring unit for the whole process;
e) a power generator with peripherals;
f) Target substance treatment database,
Is further included. The processing apparatus characterized by the above-mentioned.
10. The apparatus of claim 9, wherein the processing chamber includes a waste input hatch, the hatch having its own cooling means, RF antenna unit and monitoring means.
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